自控课程设计报告

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1、自动控制原理课程设计任务书一、目的要求1.目的1.加深对自动控制原理中的一些基本概念的理解；2.掌握被控广义对象数学模型试验测试和辨识的方法；3.掌握闭环系统稳定性、稳态误差和动态响应质量的分析、计算和校正方法；4.经过对广义对象特性测试和闭环系统运行调试试验，提高实验动手能力；5.经过MATLAB、Simulink仿真计算，提高编程、仿真和计算能力。2.要求1.认真对待课程设计，集中全部精力，抓紧两周时间，圆满完成课程设计任务；2.认真听老师讲授课程设计，并做好笔记，消化内容，掌握自动控制系统一般的设计步骤和方法；3.学会用MATLAB/Simulink仿

2、真计算方法，设计自动控制系统；4.认真做好测试和运行调试试验，仔细记录数据，分析实验结果；5.按规定认真写好课程设计报告。二、设计题目直流电动机转速自动控制系统设计三、质量指标要求1.给定转速：2000转/分2.稳态误差：理论上，实际系统稳态误差，为给定转速值的3.动态质量指标：超调量：调节时间：四、完成时间：2周80学时课程设计报告正文（提纲）第一章直流电动机转速自动控制系统的组成原理1.1广义对象组成1.1.1被控制对象直流电动机工作原理和被控制量1.1.2功率放大器电路及工作原理1.1.3测速装置组成及工作原理1.2广义对象数学模型的建立1.2.1广义

3、对象时间响应特性的测试1.2.1.1测试实验原理图1.2.1.2测试过程与方法1.2.1.3测试结果曲线1.2.2数学模型辨识1.2.2.1辨识方法选择1.2.2.2辨识结果：开环传递函数第二章转速控制系统的理论分析与计算2.1未校正闭环控制系统的结构图2.2未校正系统的稳定性分析2.3系统稳态误差计算2.4系统动态质量指标计算2.4.1用闭环零、极点分布计算σ%，ts2.4.2用开环L(w)、γ(ωc)、ωc表计算σ%，ts2.5计算结果说明（应加校正装置）第三章转速控制系统校正3.1校正方式的比较与选择3.2用Bode图选择串联校正装置结构和参数第四章用

4、MATLAB/Simulink仿真设计转速控制系统4.1未加校正装置的转速控制系统的仿真分析计算4.1.1用MATLAB程序4.1.2用simulink仿真4.2加串联校正装置时转速控制系统设计4.2.1用simulink仿真图4.3确定所选校正装置的结构和参数第五章转速控制系统的校正装置实现和系统运行调试5.1用模拟电路实现校正装置(如图5.1所示)5.2数字校正装置5.2.1校正装置的差分方程5.2.2选择Kp、Ki（或Kp、Ti）不同值组合调试、运行第六章结束语6.1课程设计的收获和体会6.2建议第一章直流电动机转速自动控制系统的组成原理1.1广义对象

5、组成1.1.1被控制对象直流电动机工作原理和被控制量被控对象：电动机被控量：电动机的转速直流电动机的原理基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝线链线圈的磁通发生变化，在线全中产生感应电势。N极下到导体中的电流流出纸面，用表示S极下到导体中的电流流出纸面，用表示载流导体在磁场中受到电磁力的作用。如果导体在磁场中的长度为L，其中流过的电流为i,导体所在的磁通密度为B，那么导体受到的磁力的值为F=BLI式中，F的单位为牛顿（N）；B的单位为韦伯/米2（Wb/m2）;L的单位为米（m）；I的单位为安（A）；力F的方向用左手定则来确定

6、。1.1.2功率放大器电路及工作原理功率放大器的作用是通过对控制信号的功率放大以产生足够的功率来驱动执行机构。功率放大器的工作原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数。应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原来的β倍的大信号，这种现象成了功率放大。而场效应管则是栅极变化一毫伏，原极电流变化一安，就成称

7、跨导为1，功率放大器就是利用这些作用来实现小信号来控制大信号，从而使多级放大器实现了大功率输出，并非真的将功率放大了。1.1.3测速装置组成及工作原理测速部件是由市场上购买的光栅盘，参见图，配合着槽型光耦产生脉冲，再通过主控芯片计脉冲数来实现测速的。光栅盘上有200个孔，对应车轮滚动一周，将有200个脉冲信号产生。车轮周长为0.167m，即车轮每转动一周，小车将移动0.167m，也将有200个脉冲产生，对应到每个脉冲车体移动距离为0.167m/200=0.000853m。这样在固定的时间段内计脉冲的个数就可以达到测速的目的。采用定时的时间间隔为0.1s，实际

8、车速1m/s对应的脉冲数为117个。车速脉冲对应公式